(57)【要約】【課題】小型化を図りつつ、コイルを有する固定子の強度を向上させたリニアアクチュエータを提供する。【解決手段】筒部３と該筒部３の軸方向両端部を閉塞する天蓋４と底蓋５とを有するケース２と、軸方向に沿って往復移動可能に設けられ該軸方向で一対のヨーク３１、３２にて永久磁石３３を挟み込んでなる可動子３０と、軸方向に沿って筒部３の径方向内側に設けられたコイル１１，１２と、当該コイル１１，１２の径方向内側を覆う内片部１３ａ〜１６ａと当該コイル１１，１２の軸方向の両側を覆う上片部１３ｂ，１５ｂ及び下片部１４ｂ，１６ｂとが形成された鉄片１３〜１６とを有する固定子１０と、鉄片１３〜１６の内片部１３ａ〜１６ａに挿入して配置してある非磁性金属部材２０，２１と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒部と該筒部の軸方向両端部を閉塞する天蓋と底蓋とを有するケースと、
前記軸方向に沿って往復移動可能に設けられ該軸方向で一対のヨークにて永久磁石を挟み込んでなる可動子と、
前記軸方向に沿って前記筒部の径方向内側に設けられたコイルと、当該コイルの径方向内側を覆う内片部と当該コイルの前記軸方向の両側を覆う上片部及び下片部とが形成された鉄片とを有する固定子と、
前記鉄片の前記内片部に挿入して配置してある非磁性金属部材と、を備えるリニアアクチュエータ。
【請求項２】
前記非磁性金属部材がＣリング状に形成された請求項１記載のリニアアクチュエータ。
【請求項３】
前記非磁性金属部材が前記鉄片の前記内片部を介して前記非磁性金属部材の前記軸方向外側の前記天蓋及び前記底蓋で支持されてある請求項１又は２記載のリニアアクチュエータ。
【請求項４】
前記ケースと前記鉄片との嵌め合いがすきまばめである請求項１〜３のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアアクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１及び２に示されるように、リニアアクチュエータは、一定ストロークで往復動する可動子である軸に可動子鉄心と永久磁石とを固定し、この永久磁石と対向させた磁極を有する固定子鉄心（固定子）にコイルを担持させて構成している。こうしたリニアアクチュエータは、バネを併用し共振させることによって少ない損失で駆動できることから、加振アクチュエータ等として利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−１０６０５８号公報
【特許文献２】特開２００９−２４０１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のリニアアクチュエータでは、固定子を構成するコイルを取り囲む鉄片がコイルの外周にまで配置されているため、鉄片の形状が複雑になる。また、シール性の確保や鉄片を固定するためにコイルの外周にケースを配置すると、コイルの外周は鉄片とケースとの二重構造となる。このため、リニアアクチュエータにおいてコイルの外周に不要なスペースが存在することとなる。
また、特許文献２のリニアアクチュエータでは、ケースの外周の段部において軸方向の位置決めが行われる。ここで、この段部から軸方向に沿う方向のコイルと鉄片との間には樹脂製のボビンが配置されているため、このボビンによって固定子の強度は低くなる傾向にある。
【０００５】
本発明は、小型化を図りつつ、コイルを有する固定子の強度を向上させたリニアアクチュエータを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のリニアアクチュエータの第１特徴構成は、筒部と該筒部の軸方向両端部を閉塞する天蓋と底蓋とを有するケースと、
前記軸方向に沿って往復移動可能に設けられ該軸方向で一対のヨークにて永久磁石を挟み込んでなる可動子と、
前記軸方向に沿って前記筒部の径方向内側に設けられたコイルと、当該コイルの径方向内側を覆う内片部と当該コイルの前記軸方向の両側を覆う上片部及び下片部とが形成された鉄片とを有する固定子と、
前記鉄片の前記内片部に挿入して配置してある非磁性金属部材と、を備える点にある。
【０００７】
本構成の如く、固定子として軸方向に沿ってケースの筒部の径方向内側に設けられたコイルと、当該コイルの径方向内側を覆う内片部と当該コイルの前記軸方向の両側を覆う上片部及び下片部とが形成された鉄片とを有するので、ケースと鉄片が二重に配置されることがなくなる。これにより、コイルの外周側の不要なスペースを削減することができる。
【０００８】
また、非磁性金属部材が鉄片の内片部に挿入して配置されているので、非磁性金属部材は鉄片の内片部に近接する。これにより、鉄片の内片部に非磁性金属部材を当接させることができ、固定子が筒部の径方向内側において鉄片の内片部と非磁性金属部材とによって支持されることで、固定子における軸方向の機械強度を向上させることができる。その結果、リニアアクチュエータの熱耐久性、振動耐久性が向上する。非磁性金属部材はコイルを囲む鉄片の内片部に挿入して配置されているので、非磁性金属部材はリニアアクチュエータにおける自身の占有スペースを径方向に増加させずに配置することが可能である。
【０００９】
本発明のリニアアクチュエータの第２特徴構成は、前記非磁性金属部材がＣリング状に形成された点にある。
【００１０】
非磁性金属部材が完全なリング状に形成されていると、非磁性金属部材はその径を挿入される鉄片の内片部の径に精度よく適合させる必要がある。しかし、本構成の如く、非磁性金属部材がＣリング状に形成されると、リング状の非磁性金属部材の径を挿入される鉄片の内片部の径よりも多少大きめに形成したとしても、非磁性金属部材のしなりを利用して鉄片の内片部内周側に挿入配置することができる。したがって、非磁性金属部材の寸法誤差は多少許容されることとなり、非磁性金属部材の製造コストが低減できる。また、非磁性金属部材のしなりによって、非磁性金属部材を鉄片の内片部に挿入された状態に安定的に保持させることもできる。
【００１１】
本発明のリニアアクチュエータの第３特徴構成は、前記非磁性金属部材が前記鉄片の前記内片部を介して前記非磁性金属部材の前記軸方向外側の前記天蓋及び前記底蓋で支持されてある点にある。
【００１２】
リニアアクチュエータにおいては、固定子を構成するコイルの周囲に樹脂製のボビンが配置されている場合がある。こうした固定子においてコイル及びボビンが位置する部分を軸方向外側の天蓋及び底蓋で支持すると、天蓋及び底蓋の締付け力によってコイルが押し潰されることが起こり得る。
しかし、本構成の如く、非磁性金属部材が鉄片の内片部を介して非磁性金属部材の軸方向外側の天蓋及び底蓋で支持されていると、コイルに対して天蓋及び底蓋から軸方向に大きな負荷を与えることなく、非磁性金属部材及び鉄片を支持することができる。その結果、固定子は天蓋及び底蓋によって押し潰されることなく安定した状態で支持することができる。
【００１３】
本発明のリニアアクチュエータの第４特徴構成は、前記ケースと前記鉄片との嵌め合いがすきまばめである点にある。
【００１４】
本構成の如く、ケースと鉄片との嵌め合いがすきまばめであると、固定子はケースの締め付け力をほとんど受けずに支持される。その結果、リニアアクチュエータのケース内において固定子を安定した状態で保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】リニアアクチュエータの縦断面図である。
【図２】リニアアクチュエータの部分縦断面図である。
【図３】固定子における鉄片及び非磁性金属部材を示す斜視図である。
【図４】別実施形態の固定子における鉄片及び非磁性金属部材を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係るリニアアクチュエータを図面に基づいて説明する。
【００１７】
[第１実施形態]
図１及び図２に示すように、リニアアクチュエータ１は、磁性金属（鉄、磁性ステンレス）からなる有蓋円筒状のケース２を有する。ケース２は、筒部３と中心軸線Ｏ（軸方向）一端部を閉塞する天蓋４とを備え、天蓋４の端縁には段部４ａが形成されている。ケース２の開口端には、筒部３の中心軸線Ｏ（軸方向）他端部を閉塞する底蓋５が備えられており、底蓋５の端縁に段部５ａが形成されている。
【００１８】
リニアアクチュエータ１のケース２内には、固定子１０と可動子３０とが備えられている。固定子１０は、中心軸線Ｏ（軸方向）に沿って筒部３の径方向内側に設けられたコイル１１，１２と、コイル１１、１２の径方向内側を覆う内片部１３ａ〜１６ａと当該コイル１１，１２の中心軸線Ｏに沿う方向（軸方向）両側を覆う上片部１３ｂ，１５ｂ及び下片部１４ｂ，１６ｂとが形成された鉄片１３〜１６とを有する。可動子３０は、中心軸線Ｏ（軸方向）に沿って往復移動可能に設けられ、中心軸線Ｏに沿う方向（軸方向）において一対のヨーク３１，３２によって永久磁石３３が挟み込まれている。
【００１９】
ケース２内には、その中心軸線Ｏに沿って天蓋４の段部４ａ上に順番に並設された円環状の鉄片１３〜１６が装着されている。これらの鉄片１３〜１６は、磁性金属で形成されている。  段部４ａに隣接配置されて端磁極を形成する鉄片１３は、径方向に形成される上片部１３ｂと上片部１３ｂの内周部から鉄片１４側に突出するボス状の内片部１３ａを有する。また、鉄片１３に隣接配置されて中央磁極を形成する鉄片１４は、径方向に形成される下片部１４ｂと下片部１４ｂの内周部から鉄片１３の側に突出するボス状の内片部１４ａを有する。
【００２０】
鉄片１４に隣接配置されて中央磁極を形成する鉄片１５は、径方向に形成される上片部１５ｂと上片部１５ｂの内周部から鉄片１６側に突出するボス状の内片部１５ａを有する。また、底蓋５の段部５ａに隣接配置されて端磁極を形成する鉄片１６は、径方向に形成される下片部１６ｂと下片部１６ｂのその内周部から鉄片１５の側に突出するボス状の内片部１６ａを有する。
【００２１】
隣り合う鉄片１３，１４間には、これら鉄片１３，１４間に形成される環状の凹部に嵌合する態様で、樹脂材からなる環状のボビン１８が装着されるとともに、該ボビン１８には一側への巻き線方向でコイル１１が巻装されている。同様に、隣り合う鉄片１５，１６間には、これら鉄片１５，１６間に形成される環状の凹部に嵌合する態様で、樹脂材からなる環状のボビン１９が装着されるとともに、該ボビン１９には前記コイル１１に対して反転した他側への巻き線方向でコイル１２が巻装されている。中心軸線Ｏに沿って並設された両コイル１１，１２は、直列接続されており、通電時には互いに相反する方向に磁界を形成する。
【００２２】
図１〜図３に示すように、内片部１３ａと内片部１４ａとの間には空間が形成されており、その空間にＣリング状に形成された非磁性金属部材２０が挿入配置されている。内片部１５ａと内片部１６ａとの間にも空間が形成されており、その空間にＣリング状に形成された非磁性金属部材２１が挿入配置されている。非磁性金属部材２０，２１は、ステンレスやアルミニウム等である。
【００２３】
非磁性金属部材２０，２１がＣリング状に形成されると、リング状の非磁性金属部材２０，２１の径を挿入される鉄片１３〜１６の内片部１３ａ〜１６ａの径よりも多少大きめに形成したとしても、非磁性金属部材２０，２１のしなりを利用して鉄片１３〜１６の内片部１３ａ〜１６ａ内周側に挿入配置することができる。したがって、非磁性金属部材２０，２１の寸法誤差は多少許容されることとなり、非磁性金属部材２０，２１の製造コストが低減できる。また、非磁性金属部材２０，２１のしなりによって、非磁性金属部材２０，２１を鉄片１３〜１６の内片部１３ａ〜１６ａに挿入された状態に安定的に保持させることもできる。
【００２４】
天蓋４の段部４ａと鉄片１３との間には、円盤状の板バネ２２の外周縁部が挟持されるとともに、底蓋５の段部５ａと鉄片１６との間には、円盤状の板バネ２３の外周縁部が接合されている。
【００２５】
リニアアクチュエータ１の備える可動部磁気回路部材としての可動子３０は、中心軸線Ｏの方向で板バネ２２，２３に挟み込まれている。可動子３０は、板バネ２２側及び板バネ２３側に配置された磁性金属からなる一対のヨーク３１，３２を有するとともに、中心軸線Ｏの方向でこれら両ヨーク３１，３２にて挟み込まれた永久磁石３３を有する。なお、ヨーク３１，３２は、互いに同等の内径を有する挿通孔３１ａ，３２ａを有するとともに、鉄片１３〜１６の内径よりも小さい互いに同等の外径を有して円環状に成形されている。
【００２６】
ヨーク３１は、その内周部から板バネ２２側に突出する円筒状の座部３１ｂを形成するとともに、該座部３１ｂにおいて板バネ２２の対向面と当接する。同様に、ヨーク３２は、その内周部から板バネ２３側に突出する円筒状の座部３２ｂを形成するとともに、該座部２２ｂにおいて板バネ２３の対向面と当接する。
【００２７】
永久磁石３３は、例えば中心軸線Ｏの方向で着磁されたフェライト磁石からなり、前記挿通孔３１ａ，３２ａの内径と同等の内径を有する挿通孔３３ａを有するとともに、ヨーク３１，３２の外径よりも若干小さい外径を有して円環状に成形されている。永久磁石３３の先端に対し径方向外側に若干突出するヨーク３１，３２の円環状の突出部は、可動子３０の磁極をそれぞれ形成する。
【００２８】
リニアアクチュエータ１の備える非磁性シャフト３６は、挿通孔３１ａ〜３３ａの内径と同等の外径を有する軸部３６ａを備えており、可動子３０を挟み込んだ２枚の板バネ２２，２３を中心軸線Ｏに沿って貫通して可動子３０ともども２枚の板バネ２２，２３を締結する。すなわち、非磁性シャフト３６は、板バネ２２を貫通する軸部３６ａの一方の先端から径方向外側に延出する頭部３６ｂを有するとともに、板バネ２３を貫通する軸部３６ａの他方の先端から径方向外側に延出する頭部３６ｃを有する。頭部３６ｂは、中心軸線Ｏの方向で板バネ２２を介して座部３１ｂに対向配置されている。また、頭部３６ｃは、中心軸線Ｏの方向で板バネ２３を介して前記座部３２ｂに対向配置されワッシャ３７が挿入される。以上により、非磁性シャフト３６は、頭部３６ｂ及びワッシャ３７にて、可動子３０と２枚の板バネ２２，２３とを締結する。
【００２９】
２枚の板バネ２２，２３を介して固定子１０に浮動支持された可動子３０は、中心軸線Ｏに沿って往復移動可能である。２枚の板バネ２２，２３は、その付勢力にて可動子３０を可動範囲の中央位置に復帰させるとともに固定子１０との空隙Ｃを確保する。
【００３０】
ここで、可動子３０が可動範囲の基準位置にあるとき、ヨーク３１は内片部１３ａ，１４ａ間の中間位置にその外周面の中央位置が径方向に対向するように配置され、ヨーク３２は内片部１５ａ，１６ａ間の中間位置にその外周面の中央位置が径方向に対向するように配置される。更に、永久磁石３３は、内片部１４ａ，１５ａ間の中央位置にその外周面の中央位置が径方向で対向するように配置される。こうした配置関係にあることで、コイル１１，１２の非通電時には、永久磁石３３の磁束は、一対のヨーク３１，３２と、固定子１０の中央磁極を形成する鉄片１４，１５との間に閉ループとなる磁気回路を構成する。したがって、この状態では、可動子３０を可動範囲の基準位置に保持する力が働く。
【００３１】
両コイル１１，１２は、通電方向が正逆切り替えられて通電されるようになっている。通電時には、通電方向に応じて形成される互いに相反する方向の磁界により永久磁石３３が加振される。これにより、可動子３０はその可動範囲の中央位置（基準位置）を原点（振動中心）として中心軸線Ｏに沿って往復移動する。
【００３２】
固定子１０として中心軸線Ｏに沿う方向（軸方向）に沿ってケース２の筒部３の径方向内側に設けられたコイル１１，１２と、当該コイル１１，１２の径方向内側を覆う内片部１３ａ〜１６ａと当該コイル１１，１２の中心軸線Ｏに沿う方向（軸方向）の両側を覆う上片部１３ｂ，１５ｂ及び下片部１４ｂ，１６ｂとが形成された鉄片１３〜１６とを有するので、コイル１１，１２の外周にはケース２のみが存在し、ケース２と鉄片１３〜１６が二重に配置されることがなくなる。これにより、コイル１１，１２の外周側の不要なスペースを削減することができる。
【００３３】
また、非磁性金属部材２０，２１が鉄片１３〜１６の内片部１３ａ〜１６ａに挿入して配置されているので、非磁性金属部材２０，２１は鉄片１３〜１６の内片部１３ａ〜１６ａに近接する。これにより、鉄片１３〜１６の内片部１３ａ〜１６ａに非磁性金属部材２０，２１を当接させることができ、固定子１０が筒部３の径方向内側において鉄片１３〜１６の内片部１３ａ〜１６ａと非磁性金属部材２０，２１とによって支持されることで、固定子１０における中心軸線Ｏに沿う方向（軸方向）の機械強度を向上させることができる。その結果、リニアアクチュエータ１の熱耐久性、振動耐久性が向上する。非磁性金属部材２０，２１はコイル１１，１２を囲む鉄片１３〜１６の内片部１３ａ〜１６ａに挿入して配置されているので、非磁性金属部材２０，２１はリニアアクチュエータ１における自身の占有スペースを径方向に増加させずに配置することが可能である。
【００３４】
ケース２を構成する天蓋４及び底蓋５と鉄片１３〜１６との嵌め合いは、天蓋４の段部４ａ及び底蓋５の段部５ａにおいてすきまばめでなされている。ケース２と鉄片１３〜１６との嵌め合いがすきまばめであると、固定子１０はケース２の締め付け力をほとんど受けずに支持される。その結果、リニアアクチュエータ１のケース２内において固定子１０を安定した状態で保持することができる。
【００３５】
非磁性金属部材２０，２１は鉄片１３〜１６の内片部１３ａ〜１６ａを介して非磁性金属部材２０，２１の中心軸線Ｏに沿う方向（軸方向）外側の天蓋４及び底蓋５で支持されており、天蓋４の外周縁が盛り上り形状であって鉄片１３との間に空間が形成されている。
【００３６】
リニアアクチュエータ１において、固定子１０を構成するコイル１１，１２の周囲に樹脂製のボビン１８，１９が配置されている場合、コイル１１，１２及びボビン１８，１９が位置する部分を中心軸線Ｏに沿う方向（軸方向）の天蓋４及び底蓋５で支持すると、天蓋４及び底蓋５の締付け力によってコイル１１，１２が押し潰されることが起こり得る。
【００３７】
しかし、本構成の如く、非磁性金属部材２０，２１が鉄片１３〜１６の内片部１３ａ〜１６ａを介して非磁性金属部材２０，２１の中心軸線Ｏに沿う方向（軸方向）外側の天蓋４及び底蓋５で支持されていると、コイル１１，１２に対して天蓋４及び底蓋５から中心軸線Ｏに沿う方向（軸方向）に大きな負荷を与えることなく、非磁性金属部材２０，２１及び鉄片１３〜１６を支持することができる。その結果、固定子１０は天蓋４及び底蓋５によって押し潰されることなく安定した状態で支持することができる。
【００３８】
［別実施形態］
（１）上記の実施形態では、非磁性金属部材２０，２１をＣリング状に形成した例を示したが、図４に示すように、非磁性金属部材２０，２１はＯリング状に形成してもよい。但し、非磁性金属部材２０，２１をＯリング状に形成した場合には、Ｏリング状の非磁性金属部材２０，２１が鉄片１３〜１６の内片部１３ａ〜１６ａに精度よく挿入されるように自身の外径及び内径を設定する必要がある。
【００３９】
（２）上記の実施形態では、ケース２と固定子１０の鉄片１３〜１６との嵌め合いをすきまばめで行う例を示したが、ケース２と固定子１０の鉄片との嵌め合いは、圧入や焼きばめであってもよい。
【００４０】
（３）上記の実施形態では、中央磁極を構成する鉄片１４，１５を２部材で構成する例を示したが、中央磁極を構成する鉄片は１部材で構成してもよい。
【００４１】
（４）上記の実施形態では、非磁性シャフト３６をケース２内に収納した例を示したが、非磁性シャフト３６を天蓋４又は底蓋５から突設させるよう構成してもよい。
【００４２】
（５）上記の実施形態において、可動子３０の可動範囲の中央位置は、磁気回路上、両端の安定する２位置とは別の安定する位置であれば、該可動範囲の適宜の中間位置であってもよく、必ずしも両端の安定する２位置の中心位置に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明に係るリニアアクチュエータは、各種車両の防振アクチュエータとして利用可能である。
【符号の説明】
【００４４】
Ｏ          中心軸線（軸方向）
１          リニアアクチュエータ
２          ケース
３          筒部
４          天蓋
５          底蓋
１０        固定子
１１，１２  コイル
１３〜１６  鉄片
１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａ  内片部
１３ｂ，１５ｂ  上片部
１４ｂ，１６ｂ  下片部
２０，２１  非磁性金属部材
３０        可動子
３１，３２  ヨーク
３３        永久磁石
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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